摩擦學(xué)研究領(lǐng)域的進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)-閱讀頁(yè)
2025-07-05 06:58本頁(yè)面
【正文】 圖 11 一個(gè)理想化的邊界潤(rùn)滑膜設(shè)計(jì)模型對(duì)于理想化的邊界潤(rùn)滑膜，表面化學(xué)反應(yīng)的理解和控制提供了生成承載潤(rùn)滑膜的基礎(chǔ)。三、化學(xué)膜承載能力的確定在邊界潤(rùn)滑條件下，極壓劑、抗磨劑和摩擦系數(shù)改進(jìn)劑都可以在摩擦表面形成吸附膜或化學(xué)反應(yīng)膜。根據(jù)這一現(xiàn)象，可以通過(guò)減小滑動(dòng)速度為0或者增大壓力至最大負(fù)荷，來(lái)推斷潤(rùn)滑膜的承載能力，進(jìn)而考察摩擦副的流體力學(xué)特點(diǎn)，預(yù)測(cè)混合潤(rùn)滑下特定滑動(dòng)速度和壓力下的磨斑?？梢哉J(rèn)為：當(dāng)磨斑達(dá)到特定值后，作用于磨斑上的平均壓力等于化學(xué)膜的承載能力；在點(diǎn)接觸情況下，摩擦表面的直接接觸占有很大比重?？梢哉J(rèn)為這時(shí)候相當(dāng)于干摩擦，直接接觸面積并不等于磨斑面積。在混合潤(rùn)滑狀態(tài)，滑動(dòng)速度較高的情況下，化學(xué)反應(yīng)膜承擔(dān)了部分的壓力，而流體效應(yīng)承擔(dān)了另外的壓力。由添加劑與金屬生成的反應(yīng)膜的承載能力應(yīng)該是一個(gè)常數(shù)。同時(shí)，當(dāng)摩擦副處于特定的壓力和滑動(dòng)速度的時(shí)候，磨斑也應(yīng)該保持在特定的數(shù)值（圖14，15）；圖 14 液體石蠟潤(rùn)滑下磨斑與滑動(dòng)距離的關(guān)系圖 15 加入5%羧酸鈣的液體石蠟潤(rùn)滑下磨斑與滑動(dòng)距離的關(guān)系由于流體效應(yīng)承擔(dān)的負(fù)荷隨著滑動(dòng)速度增大而增大，那么鋼球磨斑的特定值在速度較大時(shí)應(yīng)小于速度較低時(shí)（圖16）。如果滑動(dòng)速度不為0，則流體效應(yīng)包括于表觀(guān)壓力之中。這時(shí)所有的壓力都由覆蓋著化學(xué)膜的直接接觸面承擔(dān)，即壓力由幾乎整個(gè)鋼球磨斑承擔(dān)。這可以被認(rèn)為是磨斑表面的直接壓力，也就是化學(xué)膜的承載負(fù)荷。此方程僅適用于加入5%羧酸鈣石蠟潤(rùn)滑下的滑動(dòng)點(diǎn)摩擦。可以認(rèn)為，潤(rùn)滑劑以極薄的膜的形式吸附在磨斑表面，稍多的潤(rùn)滑劑填充在磨斑表面的擦痕中，這些潤(rùn)滑劑足以與表面金屬反應(yīng)生成化學(xué)膜，摩擦過(guò)程中的流體效應(yīng)主要由直接接觸區(qū)域邊界潤(rùn)滑劑產(chǎn)生。這種情況一直維持到特定磨斑大小的出現(xiàn)，當(dāng)達(dá)到這一特定值后，磨斑所承擔(dān)的負(fù)荷產(chǎn)生的接觸壓力就等于化學(xué)膜的承載能力。圖 18 鋼球磨斑周?chē)鷿?rùn)滑劑的流動(dòng)狀態(tài)：(a) 。應(yīng)該予以說(shuō)明的是，只有當(dāng)所有磨斑在邊界潤(rùn)滑和混合潤(rùn)滑條件下保持一致順序的時(shí)候，上述的預(yù)測(cè)才能正確；圖 19 不同滑動(dòng)速度下流體效應(yīng)和直接接觸所承擔(dān)的負(fù)荷本文主要研究的是包括邊界潤(rùn)滑和彈性流體潤(rùn)滑的混合潤(rùn)滑狀態(tài)，其中化學(xué)膜最小厚度與摩擦表面粗糙度的比率遠(yuǎn)小于1，所以流入直接接觸區(qū)域的潤(rùn)滑劑量取決于表面的可潤(rùn)濕性和擦痕的深度。潤(rùn)滑油和添加劑的量都足以與表面金屬生成化學(xué)膜，但不足以在摩擦過(guò)程中在直接接觸表面形成連續(xù)的流體膜，所以在摩擦過(guò)程中，流體效應(yīng)可以看作主要存在于磨斑邊界，中心的則可予以忽視。如果在應(yīng)用負(fù)荷和滑動(dòng)速度的范圍內(nèi)磨斑變化較大，會(huì)對(duì)流體效應(yīng)產(chǎn)生明顯的影響，磨斑的特定值不易得到，上述的模型不再適用于預(yù)測(cè)流體效應(yīng)。當(dāng)負(fù)荷增大或滑動(dòng)速度減小時(shí)，化學(xué)膜所承擔(dān)的壓力將超過(guò)其承載能力，磨斑也相應(yīng)的增大；當(dāng)滑動(dòng)速度增大或負(fù)荷降低，摩擦副將進(jìn)入完全的彈性流體潤(rùn)滑狀態(tài)。鋼球的頂點(diǎn)接觸壓力最大，最先發(fā)生磨損，磨斑表面的壓力由中心沿橢圓逐漸減小?；A(chǔ)油粘度是影響流體效應(yīng)的重要因素。四、總結(jié)和展望通過(guò)對(duì)以上文獻(xiàn)的分析，可以發(fā)現(xiàn)摩擦學(xué)在最近幾年的發(fā)展處于一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的階段，大多數(shù)的研究都集中在對(duì)過(guò)去工作的深入和細(xì)化上，并沒(méi)有出現(xiàn)突破性的發(fā)現(xiàn)。參考文獻(xiàn)：1. Hugh Spikes. Tribology research in the twentyfirst century. Tribology International 2001 (34): 789~7992. Elcoate CD, Evans HP, Hughes TG, Snidle RW. Thin film, time dependent, microEHL solutions with real surface roughness. In Proceedings of the LeedsLyon Symposium, Lubrication at the Frontier, 1998. Elsevier, 1999:163~72.3. Chynoweth S, Coy RC, Michopoulos Y. Simulated nonNewtonian lubricant behavior under extreme conditions. Proc Inst Mech Eng 1995（209）:243~254.4. Gao JP, Luedtke WD, Landman U. Nanoelastohydrodynamics—structure dynamics, and flow in nonuniform lubricated junctions. Science 1995（270）:605~608.5. Venner CH, Lubrecht AA. Numerical analysis of the influence of waviness on the film thickness of a circular EHL contact. Trans ASME, J Tribol 1996（118）:153~61.6. Dowson D. Developments in lubrication—the thinning film. J Phys D, Appl Phys 1992 (25): A334~339.7. Bhushan B. Micro/nanotribology and its applications. Dordrecht: Kluwer Academic, 1997.8. Spikes HA. Advances in the study of thin lubricant films. Invited paper at World Tribology Congress, London, September 1997, New Directions in Tribology. London: MEP Ltd, 1997 :353~3699. DareEdwards MP, Mead HB. A novel family of traction fluids deriving from molecular design. J Synth Lubr 199
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